Способ получения водной дисперсии аминопластов


 


Владельцы патента RU 2520492:

Ясинский Андрей Михайлович (RU)
Пригородов Владимир Николаевич (RU)

Изобретение относится к полимерной химии и к получению компонентов аминопластов для изготовления пленок и других полимерных изделий с особыми свойствами. Способ получения водной дисперсии аминопластов заключается в том, что дисперсию получают путем приготовления концентрированного 50-70%-ного раствора мочевины или смеси мочевины и меламина с формальдегидом при мольном соотношении 1:2,0-2,2. После этого проводят выдержку реакционного раствора при перемешивании в течение 50-60 мин при 50-70°C и pH 7,0-8,0. Добавляют новую порцию мочевины до конечного соотношения 1:0,8-1,3. Выдерживают в течение 10-20 мин, добавляют 0,01-0,5 мас.% стабилизатора в виде водных растворов метилцеллюлозы или ее производных, подкисляют до pH 5,0-6,0. Проводят перемешивание при 50-70°C в течение 10-30 мин до потери растворимости, охлаждение и нейтрализацию системы. Для получения дисперсий в виде твердых частиц отвержденного полимера продолжают перемешивание дисперсной системы при 40-50°C и pH 3,0-4,0 в течение 1-2 часов до получения сыпучего порошка. Технический результат - снижение экзотермического эффекта реакционной смеси, обеспечение стабильности при хранении, разбавляемость водой и совместимость с водными растворами или дисперсиями других полимеров, получение водных дисперсий аминопластов в виде жидких (эмульсии), гелеобразных или твердых (суспензий) продуктов конденсации. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к полимерной химии получения аминопластов на основе продуктов взаимодействия формальдегида с карбамидом, меламином или их смесью в водной среде, в частности к получению водных дисперсий аминопластов.

Известно, что при синтезе карбамидо-формальдегидных олигомеров при низких мольных соотношениях мочевина-формальдегид (в пределах 1:0,8-1,25) образуются метилолмочевины, которые на стадии поликонденсации в кислых средах полимеризуются в виде дисперсных твердых агломератов в линейные полимеры и метиленмочевины или полиметиленмочевины (ПММ) (См. З. Вирпша, Я. Бжезинский "Аминопласты", М.: Химия, 1972 г.).

В настоящее время такие дисперсии ПММ и их производные нашли применение в качестве медленно действующего мочевино-формальдегидного удобрения (пат. US 4578105), для производства пигментов (RU 2076128, пат. РФ 2066329 C086G 12/12), в качестве антипиренов (заявка 93016255/0.5, опубл. 20.07.1995 г.), активных наполнителей полимерных композиций (заявка 93013939/0.5, опубл. 10.03.1996 г.; заявка 93036897/04, опубл. 20.07.1996 г.).

Из уровня техники известен способ получения дисперсий аминопластов в виде твердых частиц полиметиленмочевин путем взаимодействия мочевины и формальдегида в водной кислой среде при мольном соотношении мочевина:формальдегид 1:0,8-1,8 (заявка 93036242/04, опубл. 27.12.1996 г.) Недостатками способа являются высокий экзотермический эффект, затрудняющий регулирование процесса производства дисперсий и воспроизводимость физико-химических свойств готового продукта.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ получения дисперсий аминопластов путем взаимодействия мочевины и формальдегида в водной среде при мольном соотношении реакционных компонентов 1:(1-1,25) (пат. РФ 2066329 C08G 12/12, заявка 4380374/05, опубл. 10.04.1996 г.).

Недостатком прототипа и известных аналогов является, кроме указанных высоких экзотермических эффектов, и невозможность получения промежуточных продуктов реакции в виде жидких и гелеобразных дисперсий, поскольку при низких мольных соотношениях реакционных компонентов даже на первом этапе синтеза первичные продукты реакции, например, метилендимочевины и ее производные нерастворимы в водной среде и выделяются в виде суспензии агломератов твердых частиц, температура плавления которых выше или совпадает с температурой их разложения.

Технический результат:

- Снижение экзотермического эффекта реакционной смеси.

- Получение водных дисперсий аминопластов в виде жидких (эмульсии), гелеобразных или твердых (суспензий) продуктов конденсации.

- Стабильность при хранении.

- Разбавляемость водой и совместимость с водными растворами или дисперсиями других полимеров.

Технический результат достигается тем, что способ получения водной дисперсии аминопластов с использованием формальдегида и карбамида осуществляют путем приготовления концентрированного 50-70%-ного раствора мочевины или смеси мочевины и меламина с формальдегидом при мольном соотношении 1:2,0-2,2, выдержки реакционного раствора при перемешивании в течение 50-60 мин при 50-700°C и pH 7,0-8,0, добавления новой порции мочевины до конечного соотношения 1:0,8-1,3, выдержки в течение 10-20 мин, добавления 0,01-0,5 мас. % стабилизатора в виде водных растворов метилцеллюлозы или ее производных, подкисления до pH 5,0-6,0, перемешивания при 50-70°C в течение 10-30 мин, до потери растворимости, разбавлении водой до 30-40%-ной концентрации, охлаждения и нейтрализации системы.

С целью более глубокой степени конденсации дисперсии вплоть до гелеобразных или сшитых твердых частиц полимеров, полученную дисперсию дополнительно подкисляют до pH 3,0-3,5 и продолжают перемешивать при 40-50°C в течение 1,0-2,0 часов до получения сыпучего порошка.

Стабилизатор на основе водных растворов метилцеллюлозы и/или ее производных добавляют в реакционную смесь на начальном этапе в процессе конденсации при pH 7,0-8,0 или после подкисления и образования дисперсной фазы или на конечном этапе ее отверждения.

В качестве стабилизаторов дисперсии аминопластов используют карбоксиметилцллюлозу, метилцеллюлозу или ее производные, выбранные из ряда CULMINAL; MC 7000PF; MHEC 15000PFF; MHPC 20000S фирмы HERCULES.

Для получения дисперсий в виде твердых частиц отвержденного полимера продолжают перемешивание дисперсной системы при 40-500°C и pH 3,0-4,0 в течение 1-2 часов до получения сыпучего порошка.

Способ осуществляется следующим образом.

Готовят концентрированный 50-70%-ный раствор смеси мочевины с формальдегидом (в другом примере - смесь мочевины и меламина с формальдегидом) при мольном соотношении 1:2,0-2,5.

Выдерживают реакционный раствор при перемешивании в течение 50-60 мин при 50-70°C и pH 7,0-8,0.

Затем добавляют новую порцию мочевины до конечного мольного соотношения 1:0,8-1,3, выдерживают в течение 20-60 мин, добавляют 0,5 мас.% стабилизатора в виде водного раствора метилцеллюлозы, подкисляют до pH 5,0-6,0, перемешивают при 40-60°C в течение 20-30 мин до потери растворимости. Затем охлаждают и нейтрализуют систему.

При получении дисперсии в виде отвержденных твердых частиц систему подкисляют до pH 3,5-4,0 и продолжают перемешивать при 40-60°C в течение 1-2 часов до получения сыпучего порошка.

Стабилизатор можно также добавить в реакционную смесь на начальном этапе, в процессе конденсации при pH 7,0-8,0, после подкисления до pH 5,0-6,0 и образования дисперсной фазы, или на конечном этапе ее отверждения.

В качестве стабилизаторов дисперсии аминопластов в разных примерах конкретной реализации использовали карбоксиметилцллюлозу, метилцеллюлозу или другие ее производные, выбранные из ряда CULMTNAL; MC 7000PF; MHEC 15000PFF; MHPC 20000S фирмы HERCULES.

Остальные примеры сведены в Таблицу 1.

Таблица 1
Условия осуществления способа получения дисперсии аминопластов
Показатель Параметры по примерам
По прототипу 1 2 3 4
1. Загрузка компонентов, мас.ч.
37%-ный водный раствор формальдегида 178,4 178,4 178,4 178,4 178,4
Карбамида 132 60 66 50 45
Меламина - - - 15 30
Концентрация реакционного раствора 54 53 54 54 55,6
Вода 56,3
Мольное соотношение 1:1 1:2,2 1:2,0 1:2,12 1:2,2
реакционных компонентов
2. Выдержка при перемешивании
Время, мин. 30 20-30 20-30 30-40 30-40
Температура, C 60-70 50-60 50-60 60-70 60-70
pH среды 7,0-8,0 7,0-7,5 7,0-7,5 8,0 7,0-8,0
3. Дополнительная загрузка, мас.ч.
Карбамида - 33 54 70 90
Стабилизатора (например. Culminal MHPC-200000 S) - 0,01 0,02 0,03 0,03
Воды - 46,6 73,6 88,6 118,6
Конечное мольное соотношение реакционных компонентов 1:1 1:1,3 1:1,1 1:1 1:,0,8
Концентрация реакционного раствора 54 56 50 50 50
4. Подкисление и выдержка при перемешивании
Время, мин. - 20-30 40-50 50-60 50-60
Температура, C - 40-50 40-60 40-45
pH среды - 5,0-6,0 5,0-6,0 5,0-6,0 5,0-6,0
5. Подкисление реакционной смеси и выдержка при перемешивании
Время, час. 1-2 - 1-2 1-1,5 1-1,3
Температура, С 50-60 - 40-50 40-50 40-50
pH среды 3,0-4,0 - 3,0-3,2 3,0-3,5 3,2-3,6
6. Охлаждение и нейтрализация - - - -
Температура, С 20-30 20-30 20-30 20-30 20-30
pH среды 6,8-7,0 7,0-7,2 6,8-7,2 7,0-7,2 7,0-7,2
Время, мин. 10-15 10-15 20-30 20-30 20-30
Конечное мольное соотношение 1:1 1:1,3 1:1,1 1:1,0 1:0,8
7. Физическая форма продукта
Водная дисперсия мелких, жидких капель в водной среде (Э) - Э - - -
Водная суспензия гелеобразных (Г), или твердых (Т) частиц аминопластов - - Г Т Т
8. Физико-химические свойства продукта
Содержание сухого остатка, % 66 56 50 50 50
Содержание свободного формальдегида не более, % 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Условная вязкость по ВЗ-4, сек. После изготовления 10-20 40-60 50-60 40-50 50-60
pH среды 6,8-7,0 7,0-7,2 6,8-3,2 7,0-7,2 7,0-7,2
Смешиваемость с водой при 20°C Не ограничен Не ограничен Не ограничен Не ограничен Не ограничен
Условная вязкость по ВЗ-4, сек. 30-50 40-60 50-60 40-50 50-60

Данные таблицы свидетельствуют о том, что получение дисперсий аминопластов по изобретению осуществляется при сравнительно низких температурах в два этапа.

На первом этапе при повышенном содержании формальдегида (мольное соотношение 1:2,0-2,2) в нейтральной или слабощелочной среде (pH 7,0-8,0) происходит синтез метилолов мочевины с повышенным содержанием ди- и триметилолмочевины, что обеспечивает на втором этапе в кислой среде (pH 6.0-3.0) и низком содержании формальдегида (мольное соотношение 1:0,8-1,3) получение ограниченно растворимых смолобразных продуктов, выделяющихся из водного раствора в виде жидких капель, способных в процессе дальнейшей конденсации переходить в гелеобразное или твердое состояние в виде трехмерно сшитых полимерных структур.

Введение стабилизатора на основе метилцелюлозы обеспечивает стабильность полученных дисперсий, разбавляемость водой без агломерации и возможность дальнейшей конденсации реакционных компонентов в объеме дисперсных частиц вплоть до их полного отверждения без изменения вязкости системы.

Вязкость дисперсии аминопластов по изобретению регулируется содержанием стабилизатора и его способностью к загущению водного раствора.

1. Способ получения водной дисперсии аминопластов с использованием формальдегида и карбамида, отличающийся тем, что дисперсию получают путем приготовления концентрированного 50-70%-ного раствора мочевины или смеси мочевины и меламина с формальдегидом при мольном соотношении 1:2,0-2,2, выдержки реакционного раствора при перемешивании в течение 50-60 мин при 50-70°C и рН 7,0-8,0, добавления новой порции мочевины до конечного соотношения 1:0,8-1,3, выдержки в течение 10-20 мин, добавления 0,01-0,5 мас.% стабилизатора в виде водных растворов метилцеллюлозы или ее производных, подкисления до рН 5,0-6,0, перемешивания при 50-70°C в течение 10-30 мин до потери растворимости, разбавления водой до 30-40%-ной концентрации, охлаждения и нейтрализации системы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с целью более глубокой степени конденсации дисперсии аминопластов вплоть до гелеобразных или сшитых твердых частиц полимеров полученную дисперсию дополнительно подкисляют до рН 3,0-3,5 и продолжают перемешивать при 40-50°C в течение 1,0-2,0 часов до получения сыпучего порошка.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что стабилизатор на основе водных растворов метилцеллюлозы и/или ее производных добавляют в реакционную смесь на начальном этапе, в процессе конденсации при рН 7,0-8,0 или после подкисления и образования дисперсной фазы или на конечном этапе ее отверждения.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве стабилизаторов дисперсии аминопластов используют карбоксиметилцллюлозу, метилцеллюлозу или ее производные, выбранные из ряда CULMINAL; МС 7000PF; МНЕС 15000PFF; МНРС 20000S.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для получения дисперсий в виде твердых частиц отвержденного полимера продолжают перемешивание дисперсной системы при 40-500°C и рН 3,0-4,0 в течение 1-2 часов до получения сыпучего порошка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу непрерывного производства водных растворов аминоформальдегидных смол, предпочтительно, меламиноформальдегидной смолы (MF) или мочевиноформальдегидной смолы (UF), включающему в себя этапы приготовления реакционной смеси аминосоединения и водного раствора формальдегида, добавления катализатора к реакционной смеси и проведения реакции с участием реакционной смеси в присутствии катализатора.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности, для пропитки декоративной бумаги при отделки древесных плит. .
Изобретение относится к декоративным слоистым материалам. .

Изобретение относится к получению модифицированных меламиноформальдегидных смол конденсацией формальдегида, мочевины, меламина и модификатора, содержащего а) комбинацию из 5-25 вес.%, в пересчете на меламин, дициандиамида и 8-30 вес.%, в пересчете на меламин, водорастворимого многоатомного спирта с, по меньшей мере, с двумя гидроксиалкильными группами или комбинацию a) + b), где b) от 1,5 до 20 вес.% аминов формул (1a) NR4R5-R1-X и/или (1b) NR4R5-R2-Y-R3-X, в которых R1 и R3 могут быть одинаковыми или различными и обозначают в зависимости от значения Х линейный или разветвленный или циклический остаток C1-C12-алкила или алкилена и R2 обозначает линейный или разветвленный или циклический остаток C1-C12-алкилена, R4 и R5 могут быть одинаковыми или различными и обозначают Н или линейный или разветвленный остаток С1-C12-алкила и Х может представлять водород, ОН или NR4R5 и Y-0- или -N/H-, причем молярное отношение меламина к формальдегиду составляет от 1: 1,2 до 1:5, и молярное отношение меламина к мочевине составляет от 1:0,1 до 1: 2,8, а также их применение для получения ламинатов.

Изобретение относится к способу непрерывного производства водных растворов аминоформальдегидных смол, предпочтительно, меламиноформальдегидной смолы (MF) или мочевиноформальдегидной смолы (UF), включающему в себя этапы приготовления реакционной смеси аминосоединения и водного раствора формальдегида, добавления катализатора к реакционной смеси и проведения реакции с участием реакционной смеси в присутствии катализатора.

Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидного концентрата. .

Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидной смолы. .
Изобретение относится к способу получения карбамидоформальдегидной смолы, которая может быть использована в деревообрабатывающей промышленности в производстве древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, фанеры, клееных деревянных конструкций.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству карбамидоформальдегидных смол, применяемых в качестве связующих при изготовлении древесных плит, древесно-волокнистых плит, фанеры, деталей мебели и столярно-строительных изделий.

Изобретение относится к способам получения карбамидоформальдегидного концентрата с улучшенными свойствами и фракционным составом, применяемого в качестве сырья в производстве высококачественных малотоксичных смол, используемых для склеивания древесины, при получении ДСП, ДВП и МДФ класса эмиссии Е-1 по формальдегиду, а также в качестве антислеживающей добавки к карбамиду и других целей.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для снижения содержания в материалах, получаемых на основе формальдегидосодержащих смол, несвязанного формальдегида.

Изобретение относится к области производства панелей на основе воспроизводимого древесного материала, например, древесно-стружечных плит для внутренней отделки помещений, древесно-волокнистых плит средней плотности и фанеры.

Изобретение относится к области получения синтетических полимерных материалов, в частности к способам получения карбамидоформальдегидных смол (КФС), применяемых в производстве минераловатных теплоизоляционных материалов.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения суммарного содержания карбамида и формальдегида в карбамидоформальдегидном концентрате.
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к изготовлению карбамидоформальдегидных олигомеров, используемых для изготовления древесно-стружечных плит. Способ изготовления карбамидоформальдегидного олигомера включает загрузку формалина, его нейтрализацию до pH 7,0-7,5 модификатором-катализатором на основе соли полифункциональной кислоты, введение карбамида, после растворения карбамида, при необходимости, снижение pH до 6,8-7,2 хлористым аммонием с последующим нагревом до 90-92°C и выдержкой в течение 30 мин. Далее проводят снижение pH смеси раствором хлористого аммония до 4,2-4,5 и выдерживают при 90-92°C при перемешивании в течение 30 мин, охлаждают до 60-65°C, доводят pH до 6,7-7,0, добавляют при перемешивании катализатор-модификатор на основе соли полифункциональной кислоты, вводят карбамид и выдерживают при 60-65°C при перемешивании в течение 30 мин с получением олигомера, нейтрализуют модификатором-катализатором на основе соли полифункциональной кислоты до pH 8,0-8,5. В качестве катализатора-модификатора на основе соли полифункциональной кислоты используют модификатор, получаемый путем смешивания едкого натра или калия, молочной или винной кислоты и воды, при соотношении компонентов, мас.ч.: едкий натр или калий 13-15, кислота молочная или винная 16-19, вода 68-69. Технический результат - снижение токсичности при улучшении физико-механических показателей плит, получаемых с использованием карбамидоформальдегидного олигомера по изобретению. 1 табл., 4 пр.
Наверх